RESPUESTA EN FRECUENCIA DE LOS FILTROS ACTIVOS FERNÁNDEZ PIZARRO AARON SMITH SANDOVAL ANCCO LUIS ENRIQUE VILCA VILLANUEVA JOEL.

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1 RESPUESTA EN FRECUENCIA DE LOS FILTROS ACTIVOS FERNÁNDEZ PIZARRO AARON SMITH SANDOVAL ANCCO LUIS ENRIQUE VILCA VILLANUEVA JOEL

2 TEORÍA

3 ¿QUÉ SON LOS FILTROS ACTIVOS? Los filtros activos son aquellos que cuentan con fuentes controladas o elementos activos, como por ejemplo, amplificadores operacionales, transistores o tubos de vacío. A través de un circuito electrónico, un filtro permite cumplir con la modelización de una función de transferencia que cambie la señal de entrada y dé una señal de salida conforme al diseño.

4 FILTROS ACTIVOS (BASADOS EN AO) VENTAJAS: La señal de entrada no se ve atenuada => ganancia. Flexibilidad en el ajuste de ganancia y frecuencia. Habilidad de multiplicar funciones de transferencia en cascada => fácil diseño de filtros de orden mayor. Integración digital: filtros analógicos + circuitos digitales en un mismo CHIP. Funciones de filtrado.

5 FILTROS ACTIVOS (BASADOS EN AO) DESVENTAJAS: Ancho de banda: los AO tienen un ancho de banda finito que limita las aplicaciones de los filtros al rango de frecuencias audio: entre los 20 y los 20 000 Hz, aproximadamente (el equivalente, casi exacto a 10 octavas). Los filtros pasivos pueden usarse con frecuencias de 500 MHz. Distorsión: más allá del rango de magnitud aceptado producen distorsiones. Derivas: sensibles a cambios ambientales, tolerancias de fabricación, … Requieren fuentes de alimentación.

6 FILTROS ACTIVOS (BASADOS EN AO) Las ventajas superan las desventajas en comunicación de voz y transmisión de datos. Se utilizan: En Comunicación y procesamiento de señales: Televisión, teléfono, radar, satélites, biomedicina.

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8 FILTRO PASABAJAS

9 F(s) La ganancia desciende 20dB por década

10 GANACIA PASA BAJA Frecuencia de corte El filtro activo tiene ganancia, es decir la banda pasante no solo es atenuada (como en los filtros pasivos) sino que es amplificada

11 FILTRO ACTIVO PASA ALTA o o Cortocircuito Circuito abierto La frecuencia de resonancia hace que la Impedancia sea mínima:

12 FILTRO ACTIVO PASA BANDA Incluimos en la configuración pasa-alta la realimentación pasa-baja

13 REPRODUCCIÓN CON SONIDO ESTEREOFÓNICO Filtro pasa baja Filtro pasa banda Filtro pasa alta

14 FILTRO ACTIVO ELIMINA BANDA La línea de corriente eléctrica es una señal alterna de frecuencia 50 / 60 Hz Por ello las líneas eléctricas producen señales parásitas (ruido) a esas frecuencias Si tenemos un micrófono muy sensible y la presencia cercana de líneas eléctricas se hace necesario utilizar una etapa de filtrado que elimine esa banda de frecuencia

15 PROCEDIMIENTO

16 DATOS PARA EL FILTRO UN FILTRO PASA BAJO f(Hz) Pasa Bajo V sal calculado V sal medido 4001.13V1.02 7001.13V1.02 1k1.12V1.03 2.5k1.13V1.06 3.5k969 mV1.03 5k708 mV800 mV 6k559 mV624 mV 7k429 mV480 mV 8k339 mV376 mV 9k272 mV304 mV 10k238 mV248 mV 12k152 mV162 mV 15k100 mV110 mV 20k56.4 mV66 mV 22k46.6 mV52 mV 25k36.16 mV42.8 mV 27k30.9 mV36 mV 28.5k27.7 mV32.4 mV 30k24.9 mV30 mV

17 GANANCIAS PARA EL FILTRO PASA BAJO f(Hz)A(dB) 4001 7001 1k1.0098 2.5k1.0451 3.5k1.0098 5k0.7843 6k0.6117 7k0.4705 8k0.3686 9k0.2980 10k0.2431 12k0.1588 15k0.1078 20k0.0647 22k0.0509 25k0.0419 27k0.0352 28.5k0.0317 30k0.0294

18 DATOS PARA EL FILTRO PASA ALTA

19 GANANCIAS PARA EL FILTRO PASA ALTO

20 DIAGRAMA DE BODE

21 DATOS PARA EL FILTRO PASA BANDA

22 GANANCIAS PARA EL FILTRO PASA ALTO

23 CUESTIONARIO

24 1.Filtro pasa banda 2. Frecuencia de corte Vs Filtro elimina banda

25 Ganancia Ancho de banda

26 3. Consideraciones para el diseño

27 OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Como primera observación, los valores de las resistencias aplicadas si bien no fueron exactos pero muy cercanos solo influyeron en la ganancia y en el corrimiento de la frecuencia de corte de manera mínima. Por ello algunas graficas experimentales no logran ser tan idénticas a las teóricas. Se debe trabajar con resistencias de potencias mayores a medio watt para evitar calentamiento en el circuito y salvaguardar la integridad de los OPAMP. Existen muchas formas de aplicar filtros activos y en muchos de nuestros casos se aplicaron criterio de factor de Calidad Q=0.7070 para evitar sobre picos innecesarios. Se recomienda adoptar estas medidas para futuras implementaciones, también tener en cuenta que el tipo de filtros que se diseñó fue de segundo orden, esto da como ventaja una pendiente más pronunciada alrededor de la frecuencia de corte, sin embargo, el diseño de este tipo de filtros es un poco más complejo que el diseño de filtros de primer orden. A diferencia de los filtros pasivos, los filtros activos nos permiten una atenuación más efectiva, a costo de la generación de armónicos debido a la presencia de elementos no lineales. Se rescata de esta experiencia el uso de dichos filtros que tienen uso en diversas áreas, una de ellas es en telecomunicaciones: antenas de radiofrecuencia, telemetría. Todo ello para el filtrado de los receptores en la obtención de señales satelitales o redes móviles.